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Página de estudos de matemática e sequências numéricas

Conjectura de Collatz e Progressão Geométrica de Primeiro Termo 3 e Razão 2 - 667

Estimado Visitante / Internauta, estes números o fazem recordar de algo ?

3 - 4 - 5

Pois bem, estes números, Estimado Visitante / Internauta, são medidas dos lados do único triângulo retângulo escaleno formado por 3 números inteiros e consecutivos, conhecido também, como Terno Pitagórico Primitivo 3-4-5.

Veja que interessante..., dobrando sempre as medidas, ter-se-ão lados proporcionais (cada lado, a partir da segunda sequência, é o dobro do mesmo lado anterior), interessante..., não, Estimado Visitante / Internauta !

 

3 - 4 - 5 ( terno pitagórico primitivo )

 

6 - 8 - 10 (dobro - terno pitagórico derivado)

 

12 - 16 - 20 (dobro do dobro - terno pitagórico derivado)

 

24 - 32 - 40 (dobro do dobro do dobro - terno pitagórico derivado)

Conjectura de Collatz e Progressão Geométrica de Primeiro Termo 3 e Razão 2

Pois bem, Estimado Visitante / Internauta, a priori, vamos focar no número 3 e nos dobros, dos dobros, dos dobros e assim sucessivamente...

3 - primeiro termo

6 - segundo termo

12 - terceiro termo

24 - quarto termo

48 - quinto termo

96 - sexto termo

192 - sétimo termo ...

O presente estudo demonstra que a Conjectura de Collatz apresenta regularidades numéricas quando da utilização de termos de progressões geométricas de razão 2 quanto:

a) a estrutura, exceto nos cálculos com os números 3 e 5, as demais tabelas são formadas por 3 Blocos;

b) aos cálculos aritiméticos, as (etapas) formam progressão aritmética de razão 1;

Conjectura de Collatz

A Conjectura de Collatz é um problema matemático não resolvido, idealizado pelo Matemático alemão Lothar Collatz (1910-1990) em 1937 e que consiste em 2 simples regras:

1) escolha qualquer número natural inteiro, se for par divida por 2;

2) se for ímpar, multiplique por 3 e some 1 unidade (3x + 1).

Potências de base 2 multiplicadas por 5

A Tabela 1 apresenta as primeiras 10 potências de base 2 multiplicadas por 5.

Na coluna D, os produtos formam progressão geométrica (P.G) cujo primeiro termo é 5 e razão 2: ( 5, 10, 20, 40, 80, 160, 320, ... )

Os termos em ordem decrescente ( 160, 80, 40, 20, 10, 5 ) aparecem nos cálculos da Conjectura de Collatz.

Tabela 1
 
Potências de base 2
multiplicadas por 5
 
A B C D
 
ordem / potências produto
posição base 2 (P.G)
         
1 1 5 = 5
2 2 5 = 10
3 4 5 = 20
4 8 5 = 40
5 16 5 = 80
6 32 5 = 160
7 64 5 = 320
8 128 5 = 640
9 256 5 = 1280
10 512 5 = 2560
 
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Progressão Geométrica (P.G.) - 10 termo 5, razão 2

A Tabela 2 apresenta a progressão geométrica (P.G.) - 10 termo 5, razão 2 menos 1 unidade e dividida por 3.

Os números inteiros da coluna D, terminados em 3, são números que antececedem os cálculos de termos da P.G. decrescente variável: ( 160, 80, 40, 20, 10, 5 ) no Bloco 2 e consequentemente potências de base 2 em ordem decrescente: ( 16, 8, 4, 2, 1 ) no Bloco 1.

Na sequência ( 3, 13, 53, 213, 853,... ), excetuando-se o número 3, o demais números, são números de Fermat da forma 4x + 1. Esta sequência, aqui no WebSite Os Fantásticos Números Primos é denominada de Números de Collatz / Fermat (B).

Tabela 2
 
Progressão Geométrica
10 termo 5
razão 2
 
A B C D E
 
ordem / PG menos 1 divisão por
posição 10 termo 5 unidade 3
  razão 2
  Números
  de Collatz / Fermat (B)
 
1 5 4 1,333
2 10 9 3 Primo
3 20 19 6,333
4 40 39 13 Primo
5 80 79 26,333
6 160 159 53 Primo
7 320 319 106,333
8 640 639 213 -
9 1280 1279 426,333
10 2560 2559 853 Primo
11 5120 5119 1706,333
12 10240 10239 3413 Primo
13 20480 20479 6826,333333
14 40960 40959 13653 -
15 81920 81919 27306,333
16 163840 163839 54613 -
17 327680 327679 109226,333
18 655360 655359 218453 Primo
19 1310720 1310719 436906,333
20 2621440 2621439 873813 -
         
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Progressão Geométrica - 10 termo 3 e razão 2

A Tabela 3 apresenta os primeiros 20 termos da progressão geométrica (P.G.) cujo primeiro termo é 3 e razão 2.

Entre os termos, não há números quadrados perfeitos.

Para mais informações, veja:

011-estudos-666-conjectura-collatz-e-numeros-quadrados-multiplos-3-e-4

Tabela 3
 
Progressão Geométrica
primeiro termo 3
razão 2
 
ordem / P.G. raíz
posição   quadrada
     
1 3 1,732050808
2 6 2,449489743
3 12 3,464101615
4 24 4,898979486
5 48 6,92820323
6 96 9,797958971
7 192 13,85640646
8 384 19,59591794
9 768 27,71281292
10 1536 39,19183588
11 3072 55,42562584
12 6144 78,38367177
13 12288 110,8512517
14 24576 156,7673435
15 49152 221,7025034
16 98304 313,5346871
17 196608 443,4050067
18 393216 627,0693742
19 786432 886,8100135
20 1572864 1254,138748
   
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Conjectura de Collatz e termos da P.G. - 10 termo 3 e razão 2:

Aplicando a Conjectura de Collatz em alguns termos da progressão geométrica cujo 10 termo 3 e razão 2, verifica-se as seguintes regularidades:

a) exceto a primeira Tabela 4 iniciada com o primeiro termo 3 da P.G. que possui 2 Blocos, as demais tabelas estão estruturadas em 3 Blocos;

b) a quantidades cálculos (etapas) formam progressão aritmética cujo primeiro termo é 7 e razão 1;

número 3 - 7 cálculos

número 6 - 8 cálculos

número 12 - 9 cálculos

número 24 - 10 cálculos

número 48 - 11 cálculos

c) o número 3 (células lilás) antecede a progressão geométrica decrescente ( 40, 20, 10, 5 ) nas demais tabelas;

d) o número 5 (células vermelhas) antecede a progressão geométrica formada por potências de base 2;

Número 3

Entre os termos da P.G. ( 3, 6, 12, 24,... ), os cálculos com o termo 3 é único cuja tabela é formada por 2 Blocos.

Tabela com 7 cálculos.

Tabela com 2 Blocos.

Tabela 4
 
Conjectura de Collatz
a partir do número primo 3
 
etapas
 
Bloco 2
 
1 3 3 1 = 10
.
2 10   2 = 5
 
Bloco 1
.
3 3 5 1 = 16
.
4 16   2 = 8
.
5 8   2 = 4
.          
6 4   2 = 2
.
7 2   2 = 1
 
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Número 6

Tabela com 8 cálculos.

Tabela com 3 Blocos.

Tabela 5
 
Conjectura de Collatz
a partir do número 6
 
etapas
 
Bloco 3
 
1 6   2 = 3
 
Bloco 2
.
2 3 3 1 = 10
.
3 10   2 = 5
 
Bloco 1
.
4 3 5 1 = 16
.
5 16   2 = 8
           
6 8   2 = 4
.
7 4   2 = 2
           
8 2   2 = 1
 
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Número 12

Tabela com 9 cálculos.

Tabela com 3 Blocos.

Tabela 6
 
Conjectura de Collatz
a partir do número 12
 
etapas
 
Bloco 3
0
1 12   2 = 6
.
2 6   2 = 3
 
Bloco 2
.
3 3 3 1 = 10
.
4 10   2 = 5
 
Bloco 1
.
5 3 5 1 = 16
.          
6 16   2 = 8
.
7 8   2 = 4
           
8 4   2 = 2
.          
9 2   2 = 1
 
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Número 24

Tabela com 10 cálculos.

Tabela com 3 Blocos.

Tabela 7
 
Conjectura de Collatz
a partir do número 24
 
etapas
 
Bloco 3
           
1 24   2 = 12
.
2 12   2 = 6
.
3 6   2 = 3
 
Bloco 2
.
4 3 3 1 = 10
.
5 10   2 = 5
           
Bloco 1
.          
6 3 5 1 = 16
.
7 16   2 = 8
.          
8 8   2 = 4
.          
9 4   2 = 2
.          
10 2   2 = 1
 
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Número 48

Tabela com 11 cálculos.

Tabela com 3 Blocos.

Tabela 8
 
Conjectura de Collatz
a partir do número 48
 
etapas
Bloco 3
 
 
1 48   2 = 24
.
2 24   2 = 12
.
3 12   2 = 6
.
4 6   2 = 3
 
Bloco 2
.
5 3 3 1 = 10
.          
6 10   2 = 5
 
Bloco 1
.
7 3 5 1 = 16
.          
8 16   2 = 8
.          
9 8   2 = 4
.          
10 4   2 = 2
.          
11 2   2 = 1
 
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Progressão Geométrica - 10 termo 5 e razão 2

A Tabela 9 apresenta os primeiros 20 termos da progressão geométrica (P.G.) cujo primeiro termo é 5 e razão 2.

Entre os termos, não há números quadrados perfeitos.

Para mais informações, veja:

011-estudos-666-conjectura-collatz-e-numeros-quadrados-multiplos-3-e-4

Tabela 9
     
Progressão Geométrica
primeiro termo 5
razão 2
     
ordem / P.G. raíz
posição   quadrada
     
1 5 2,236067977
2 10 3,16227766
3 20 4,472135955
4 40 6,32455532
5 80 8,94427191
6 160 12,64911064
7 320 17,88854382
8 640 25,29822128
9 1280 35,77708764
10 2560 50,59644256
     
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Conjectura de Collatz e termos da P.G. - 10 termo 5 e razão 2 - caso especial

Observação importante: este é um caso especial por começar no Bloco 1.

Aplicando a Conjectura de Collatz em alguns termos da progressão geométrica cujo 10 termo 5 e razão 2, verifica-se as seguintes regularidades:

a) exceto a primeira Tabela 10 iniciada com o primeiro termo 5 da P.G. que possui um Bloco, as demais tabelas estão estruturadas em 2 Blocos;

b) as quantidades cálculos (etapas) formam progressão aritmética cujo primeiro termo é 5 e razão 1;

número 5 - 5 cálculos

número 10 - 6 cálculos

número 20 - 7 cálculos

número 40 - 8 cálculos

c) o número 5 (células vermelhas) antecede a progressão geométrica formada por potências de base 2;

Número 5

Entre os termos da P.G. ( 5, 10, 20, 40,... ), os cálculos com o termo 5 é único cuja tabela é formada por um Bloco.

Tabela com 5 cálculos.

Tabela com 1 Bloco.

Tabela 10
 
Conjectura de Collatz
a partir do número 5
.
etapas
 
Bloco 1
.
1 3 5 1 = 16
.
2 16   2 = 8
.
3 8   2 = 4
.
4 4   2 = 2
.
5 2   2 = 1
.
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Número 10

Tabela com 6 cálculos.

Tabela com 2 Blocos.

Tabela 11
 
Conjectura de Collatz
a partir do número 10
.
etapas
 
Bloco 2
.
1 10   2 = 5
 
Bloco 1
.
2 3 5 1 = 16
.
3 16   2 = 8
.
4 8   2 = 4
.
5 4   2 = 2
.          
6 2   2 = 1
.
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Número 20

Tabela com 7 cálculos.

Tabela com 2 Blocos.

Tabela 12
 
Conjectura de Collatz
a partir do número 20
 
etapas
           
Bloco 2
           
1 20   2 = 10
.
2 10   2 = 5
 
Bloco 1
.
3 3 5 1 = 16
.
4 16   2 = 8
.
5 8   2 = 4
.
6 4   2 = 2
.
7 2   2 = 1
.
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Número 40

Tabela com 8 cálculos.

Tabela com 2 Blocos.

Tabela 13
 
Conjectura de Collatz
a partir do número 40
.
etapas
Bloco 2
.
1 40   2 = 20
.
2 20   2 = 10
.
3 10   2 = 5
 
Bloco 1
.
4 3 5 1 = 16
.
5 16   2 = 8
.
6 8   2 = 4
.
7 4   2 = 2
.
8 2   2 = 1
.
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Progressão Geométrica - 10 termo 7 e razão 2

A Tabela 14 apresenta os primeiros 20 termos da progressão geométrica (P.G.) cujo primeiro termo é 7 e razão 2.

Entre os termos, não há números quadrados perfeitos.

Para mais informações, veja:

011-estudos-666-conjectura-collatz-e-numeros-quadrados-multiplos-3-e-4

Tabela 14
     
Progressão Geométrica
primeiro termo 7
razão 2
     
ordem / P.G. raíz
posição   quadrada
     
1 7 2,645751311
2 14 3,741657387
3 28 5,291502622
4 56 7,483314774
5 112 10,58300524
6 224 14,96662955
7 448 21,16601049
8 896 29,93325909
9 1792 42,33202098
10 3584 59,86651819
     
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Conjectura de Collatz e termos da P.G. - 10 termo 7 e razão 2:

Aplicando a Conjectura de Collatz em alguns termos da progressão geométrica cujo 10 termo 7 e razão 2, verifica-se as seguintes regularidades:

a) as tabelas estão estruturadas em 3 Blocos;

b) a quantidades cálculos (etapas) formam progressão aritmética cujo primeiro termo é 16 e razão 1;

número 7 - 16 cálculos

número 14 - 17 cálculos

número 28 - 18 cálculos

número 56 - 19 cálculos

c) o número 13 (células lilás) antecede a progressão geométrica decrescente ( 40, 20, 10, 5 ) nas demais tabelas;

c) o número 5 (células vermelhas) antecede a progressão geométrica formada por potências de base 2;

Número 7

Tabela com 16 cálculos.

Tabela com 3 Blocos.

.Tabela 15
 
Conjectura de Collatz
a partir do número 7
 
etapas
 
Bloco 3
.
1 3 7 1 = 22
.
2 22   2 = 11
.
3 3 11 1 = 34
.
4 34   2 = 17
.
5 3 17 1 = 52
.
6 52   2 = 26
.
7 26   2 = 13
 
Bloco 2
.
8 3 13 1 = 40
.
9 40   2 = 20
.          
10 20   2 = 10
.
11 10   2 = 5
 
Bloco 1
.
12 3 5 1 = 16
.
13 16   2 = 8
.          
14 8   2 = 4
.
15 4   2 = 2
.
16 2   2 = 1
.
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Número 14

Tabela com 17 cálculos.

Tabela com 3 Blocos.

.Tabela 16
 
Conjectura de Collatz
a partir do número 14
 
etapas
 
Bloco 3
.
1 14   2 = 7
.
2 3 7 1 = 22
.
3 22   2 = 11
.
4 3 11 1 = 34
.
5 34   2 = 17
.          
6 3 17 1 = 52
.
7 52   2 = 26
.
8 26   2 = 13
 
Bloco 2
.
9 3 13 1 = 40
.
10 40   2 = 20
.
11 20   2 = 10
.
12 10   2 = 5
 
Bloco 1
.
13 3 5 1 = 16
.
14 16   2 = 8
.
15 8   2 = 4
           
16 4   2 = 2
.          
17 2   2 = 1
.
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Quantidades de Blocos em Tabelas

O tipo de número utilizado na Conjectura de Collatz determinam as quantidades de blocos em tabelas.

Blocos são as partes da tabela onde se econtram determinados termos de sequências numéricas padrão, bem como, as etapas de cálculos aritméticos.

Tipo de Quantidades
número de Blocos
  da Tabela
   
potências de base 2 1
   
Números de Collatz / Fermat (A) 1
   
Números de Collatz / Fermat (B) 2
   
P.G. ( 5, 10, 20, 40, 80,...) 2
   
progessões geométricas de razão 2 3
   
Números de Mersenne 3
   
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Conclusão

Aplicando a Conjectura de Collatz em termos de progressões geométricas de razão 2, as quantidades de cálculos (etapas) formam progressão aritmética de razão 1 e as tabelas se estruturam em 3 Blocos, com exceção, das tabelas dos números 3 e 5; o número 3 por ser um Número de Collatz/Fermat (B) e o número 5 por ser um termo da progressão geométrica decrescente: (40, 20, 10, 5), como também, um Número de Collatz/Fermat (A).

Conforme se verifica a Conjectura de Collatz apresenta fortes relações matemáticas com progressões geométricas de razão 2.

Autor: Ricardo Silva - maio/2026

Fontes Bibliográficas:

SILVA, Ricardo José da. Descobrindo Números Primos a partir de Números Compostos. São Paulo, edição digital, 2019

SILVA, Ricardo José da. Escada de Theon e Sequências Numéricas. São Paulo, edição digital, 2023

SILVA, Ricardo José da. Estudos de Sequências Numéricas. São Paulo, edição digital, 2013

SILVA, Ricardo José da. Manual do Quadrado Mágico Triplo. São Paulo, edição digital, 2019

SILVA, Ricardo José da. Os Fantásticos Números Primos. São Paulo, edição digital, 2012

SILVA, Ricardo José da. Números Perfeitos e Sequências Numéricas. São Paulo, edição digital, 2020

SILVA, Ricardo José da. Números Primos e o Método Número Atraentes. São Paulo, edição digital, 2022

SILVA, Ricardo José da. Progressões Aritméticas e Geométricas - novas fórmulas de somas de PAs e PGs. São Paulo, edição digital, 2021

SILVA, Ricardo José da. Quadrados Mágicos e Sequências Numéricas. São Paulo, edição digital, 2018

SILVA, Ricardo José da. Números Triangulares e Sequências Numéricas. São Paulo, edição digital, 2013

SILVA, Ricardo José da. Ternos Pitagóricos e Sequências Numéricas. São Paulo, edição digital, 2017

SILVA, Ricardo José da. O Triângulo Retângulo - novas fórmulas algébricas e aritméticas de cálculos. São Paulo, edição digital, 2014

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